JPWO2018123454A1 - 硬化性エポキシ樹脂組成物、及びそれを用いた繊維強化複合材料 - Google Patents
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Abstract
Description
1)上記フェノールノボラック型エポキシ樹脂が、下記一般式(1)で表され、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーにおける測定において二核体含有率が15面積%以下、三核体含有率が15〜60面積%の割合で構成されること、
2)フェノキシ樹脂(B)がビスフェノールAエピクロロヒドリン型エポキシ樹脂・フェノール・ホルムアルデヒド重縮合物であること、
3)フェノール系硬化促進剤(E)が、二核体純度90%以上のビスフェノールFであって、その配合量が(A)〜(E)成分の合計量100質量部に対し、0.1〜1.0質量部であること、
4)硬化促進剤として、下記一般式(2)の構造をもつウレア化合物を含まないこと、
5)イミダゾール系硬化助剤(D)の構造中にトリアジン環構造を有すること、
6)硬化時の最低溶融粘度が100〜5,000mPa・sであること。
本発明の他の態様は、上記繊維強化複合材料を、プリプレグコンプレッションモールディング法で成形及び硬化して得られる成形体である。
本発明の繊維強化複合材料用樹脂組成物は、エポキシ樹脂(A)、フェノキシ樹脂(B)、ジシアンジアミド(C)、イミダゾール系硬化助剤(D)、フェノール系硬化促進剤(E)を必須成分とする。以下、エポキシ樹脂(A)、フェノキシ樹脂(B)、ジシアンジアミド(C)、トリアジン環を有するイミダゾール系硬化助剤(D)、フェノール系硬化促進剤(E)を、それぞれ(A)成分、(B)成分、(C)成分、(D)成分及び(E)成分ともいう。
また、本発明で使用するエポキシ樹脂(A)は、(A)〜(E)成分の合計100質量部の内、10〜35質量部、好ましくは15〜30質量部がビスフェノールA型エポキシ樹脂である。ビスフェノールA型エポキシ樹脂としては、液状のものを好適に使用できる。そのエポキシ当量が好ましくは180〜230g/eqであり、粘度が好ましくは700〜17000mPa・s、より好ましくは5000〜15000mPa・sである。
ビスフェノールA型エポキシ樹脂の含有量が10質量部未満であると常温で液状の成分が少なくなるため、粘度が高くなりやすくなり、繊維への含浸性を損なう恐れがある。また、35質量部を超えると粘度が下がりすぎてしまい、成形時の樹脂漏れが起こりやすくなると同時に架橋密度の低下によりガラス転移温度が低くなってしまい、金型からの脱型時に成形物が変形を起こしやすくなる。
このフェノキシ樹脂(B)としては特に限定されないが、例えば、ビスフェノールA型フェノキシ樹脂、ビスフェノールF型フェノキシ樹脂、ビスフェノールA型・F型混合型フェノキシ樹脂(ビスフェノールAエピクロロヒドリン型エポキシ樹脂・フェノール・ホルムアルデヒド重縮合物を含む)などのビスフェノール骨格を有するフェノキシ樹脂のほか、ナフタレン骨格を有するフェノキシ樹脂、ビフェニル骨格を有するフェノキシ樹脂等が挙げられる。ビスフェノールA型フェノキシ樹脂の市販品としては、YP−50、YP−50S、YP−55U(新日鉄住金化学(株)製)が挙げられる。ビスフェノールF型フェノキシ樹脂の市販品としては、FX−316(新日鉄住金化学(株)製)が挙げられる。ビスフェノールA型・F型混合型フェノキシ樹脂の市販品としては、YP−70、ZX−1356−2(新日鉄住金化学(株)製)が挙げられる。この中でも、エポキシ樹脂(A)に対して優れた相溶性とプリプレグ用樹脂として扱いやすい粘度を示すことから、ビスフェノールA型・F型混合型フェノキシ樹脂を使用することが好ましい。
フェノール系硬化促進剤(E)の配合量は、樹脂組成物全体を100質量部とした場合、0.01〜10質量部、好ましくは0.1〜3.0質量部である。この範囲内に硬化促進剤が含有されることでプリプレグとした時の保存安定性が確保されると同時に硬化時の硬化促進が発揮され、硬化時間を短縮することが可能となる。
本体:東ソー株式会社製 HLC−8220GPC
カラム:東ソー株式会社製 TSKgelG4000HXL+TSKgelG3000HXL+TSKgelG2000HXL
カラム温度:40℃
溶離液:テトラヒドロフラン
流速:1ml/min
検出器:RI(示差屈折計)検出器
YD−128:ビスフェノールA型エポキシ樹脂(新日鉄住金化学製、エポキシ当量187g/eq)
YD−017:ビスフェノールA型固形エポキシ樹脂(新日鉄住金化学製、エポキシ当量1950g/eq)
YDPN−6300:フェノールノボラック型エポキシ樹脂(新日鉄住金化学製、2核体:10面積%、3核体:36面積%、エポキシ当量173g/eq)
YP−70:ビスフェノールA型・F型混合型フェノキシ樹脂(ビスフェノールAエピクロロヒドリン型エポキシ樹脂・フェノール・ホルムアルデヒド重縮合物)(新日鉄住金化学製、エポキシ当量12000g/eq)
DICY:ジシアンジアミド(DICY ANEX 1400F、F&F CHEMICAL社製)
2MZA−PW:イミダゾール化合物(2,4−ジアミノ−6−[2‘−メチルイミダゾリル−(1’)]−エチル-s-トリアジン、四国化成工業株式会社製)
BPF:フェノール性硬化促進剤(ビスフェノールF、二核体純度97%)
BYK−322:添加剤(レベリング剤、ビックケミー・ジャパン株式会社製)
攪拌装置、温度計を取り付けた4つ口のガラス製セパラブルフラスコにエポキシ樹脂(A)としてYD−128を381g、YDPN−6300を2472g入れ、130℃まで加熱後、フェノキシ樹脂(B)としてYP−70を475g投入し、150℃まで更に昇温した。150℃にて1.5時間撹拌を行いYP−70の粒が目視で無くなったのを確認後、#100メッシュの金網にてろ過することで主剤を得た。
エポキシ樹脂A及びフェノキシ樹脂(B)の量を表1の値とした以外は主剤1と同様の手順にて主剤を調製した。
DICYを503g、2MZA−PWを377g、YD−128(溶剤)を1120g室温にてプラネタリーミキサーをもちいて15分撹拌することで硬化剤を得た。分散状態は粒ゲージにて均一に分散したことを確認した。
攪拌装置、温度計を取り付けた4つ口のガラス製セパラブルフラスコにBPFを75g、YD−128(溶剤)を225g入れ、80℃まで昇温後、30分撹拌することで硬化促進剤を得た。
予め調製した硬化剤を380g、硬化促進剤を20g、安定剤としてホウ酸トリブチルを7g、そして80℃に加温した1593gの主剤1をプラネタリーミキサーに投入し、60℃に加温しながら15分間撹拌することで所定の繊維強化複合材料用樹脂組成物を得た。
全量を100質量部として換算した各成分の配合割合(率)を、質量部で表2に示す。以下の実施例及び比較例の配合割合についても、同様に質量部で表2、3に示す。なお、比較例は、実施例とは各成分の配合割合が異なるため、表3では、配合割合(率)とともに、配合量でも示す。
繊維強化複合材料用樹脂組成物の調製を表2の配合にて行った以外は、実施例1と同様の手順にて調製を実施した。
硬化剤の調製においてジシアンジアミドを用いずに表3の配合にて実施例1と同様の手順にて樹脂組成物を調製した。
硬化剤の調製においてイミダゾールである2MZA−PWを用いずに表3の配合にて実施例1と同様の手順にて樹脂組成物を調製した。
硬化剤の調製においてイミダゾールの代わりにウレア化合物としてDCMU(3−(3,4ジクロロフェニル)−1,1−ジメチルウレア)を用い、表3の配合にて実施例1と同様の手順にて樹脂組成物を調製した。
硬化剤の調製においてイミダゾール、ジシアンジアミド、ウレア化合物としてDCMUを用いて表3の配合にて実施例1と同様の手順にて樹脂組成物を調製した。
Claims (10)
- フェノールノボラック型エポキシ樹脂及びビスフェノールA型エポキシ樹脂を含むエポキシ樹脂(A)、フェノキシ樹脂(B)、ジシアンジアミド(C)、イミダゾール系硬化助剤(D)、及びフェノール系硬化促進剤(E)を必須成分とし、前記(A)〜(E)成分の合計100質量部の内、フェノールノボラック型エポキシ樹脂が40〜75質量部であり、ビスフェノールA型エポキシ樹脂が10〜35質量部であり、フェノキシ樹脂(B)が5〜15質量部であることを特徴とする繊維強化複合材料用樹脂組成物。
- フェノキシ樹脂(B)がビスフェノールAエピクロロヒドリン型エポキシ樹脂・フェノール・ホルムアルデヒド重縮合物である請求項1又は2に記載の繊維強化複合材料用樹脂組成物。
- フェノール系硬化促進剤(E)が、二核体純度90%以上のビスフェノールFであって、その配合量が(A)〜(E)成分の合計量100質量部に対し、0.1〜1.0質量部である請求項1〜3のいずれか一項に記載の繊維強化複合材料用樹脂組成物。
- イミダゾール系硬化助剤(D)の構造中にトリアジン環構造を有する請求項1〜5のいずれか一項に記載の繊維強化複合材料用樹脂組成物。
- 硬化時の最低溶融粘度が100〜5,000mPa・sである請求項1〜6のいずれか一項に記載の繊維強化複合材料用樹脂組成物。
- 請求項1〜7のいずれか一項に記載の繊維強化複合材料用樹脂組成物に、強化繊維を配合してなることを特徴とする繊維強化複合材料。
- 強化繊維の体積含有率が30〜75%である請求項8に記載の繊維強化複合材料。
- 請求項8又は9に記載の繊維強化複合材料を、プリプレグコンプレッションモールディング法で成形及び硬化して得られる成形体。
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